2024内蒙古低碳供暖

逐步淘汰内蒙古供热行业的化石燃料是实现中央政府气候目标的一个必要条件。为实现中国2030年碳达2060年碳中和的国家目标（“30/60目标”），各省和各行各业的能源系统必须从化石燃料转向广泛分布在中国的气候治理体系下，省级政府在很大程度上能够自主制定和实施政策。各省对实现中央政府制定的气候目标负有最终责任。内蒙古与气候变化及减排相关的主要省级政策是《内蒙古自治区“十四五”应对气候变化规划》，其中要求推广一系列“清洁取暖”技术和燃料。然而，公共政策文件中对清洁取暖的定义包括一系列燃料和技术，其中包括基于化石燃料的技术，其减排潜力各不相同。推广这类技术会导致碳锁定并推迟可再生30/60目标的实现。放供暖。最适合供暖的脱碳技术因地区而异，并取决于具体情况，如可用能源、气候条件/用热需求和现有的2010年以来，内蒙古启动了基于我而且缺乏以热泵和组合式系统为重点的项目。30/60目标，必须考虑技术的减排潜力以及技术和基础设施的寿命和实现完全脱碳的潜力。为使内导 背景和目 内蒙古供暖现状简要概 城市地 农村地 国家和地方低碳供暖规 国家计 省级计 可持续供暖：技术方案比 基于关键标准的比 脱碳方 根据标准和当地能源可用性评价低碳技术方 城市和农村地区的潜在技术部 近期进展和差距确 内蒙古近期和正在实施的低碳供暖计 主要结 未来研究需 图 图 左：内蒙古集中供暖总楼面面积。右：按热源划分的市辖区和县（旗、自治旗）楼面面积相对份 图 内蒙古部分供暖技术的前期建设成本。估计数包括安装成 图 内蒙古部分供暖技术的年度运行成 图 表 《内蒙古自治区“十四五”应对气候变化规划》中与供暖相关的目标和指标的非全面概 表 脱碳供暖技术概 表 内蒙古清洁取暖项 中国提出了2030年碳达峰和2060（30/60目标（区、市），因此各省将在实现目标的过程中发挥关键作用。在中国的气候治理体系中，各省对实现气候目标负有最终责任，并在很大程度上能够自主制定和实施政策（ilsson、mituramochi，2021）。从长远来看，为实现碳中和，将需要所有行业大幅减排（Shukla等，2022）。20002017年期间，200%17%-21%左右（Li、Qiu和6个月的平0C-40C（亚行，2017）内蒙古在建筑行业减排方面既面临挑战，又面临机遇。为实现2060年碳中和的长期目标，必须从根本上能源弃用量高企不下（Wang等，2020）。内蒙古供热行业的转型之路可以采取多种形式，利用各种技术组合，对其他行业（特别是电力行业）产生不同的影响。一些适用于寒冷气候、基于可再生能源的空间供暖技术已投入商用；与此同时，其他技术还在不最适宜的技术组合将取决于各种具体情况，如可再生能源以及现有基础设施和建筑物的类型，而且可能在城市和农村地区有所不同。30/60目标的潜在路径。我（（ChangZhu和Shang2017（Shao、ZhengJin，2020）（Li等，2021）（Zhang等，2021），但本研究的范围仅限于供暖方面。12的排放量（即燃料燃烧在现场直接产生的二氧化碳排放量20006.68201720.4亿吨二氧化碳当量，约占17%-21%GDP增长、人口增长、人均居住面积增加、城市化和能270kWh/m2）（Huo等，2019）。高能源强度，再加上煤炭是自治区供暖使用的主要燃料，导致煤炭消20062010年期间增加了一倍多（200632.3201087.1亿吨标准煤）（Huo等，2021）。住宅行业的二氧化碳排放量位列第二，仅次于工业部门。位于北方的内蒙古是中国最大的工业基地，因此工业排放量很高，2017年二氧化碳排放量（1.35亿吨二氧化碳）63%（ang、LiZhao，2021201712%（2600万吨二氧化碳）（1）。近年来，内蒙古城市人口稳定增长，从200042%202067%（内蒙古自治区统计局，大和提高，2011201812%（3），现已在内蒙古城市范围内广泛普及；目前，2269个县（旗、自治旗）均建有完备的集中供暖系统，2017县（旗、自治旗）的86%（Zhang等，2019）。大多数集中供暖系统以燃煤热电联产为主。未接入集中供暖系统的建服务（99%），3所示。 按热源划分的市辖区和县（旗、自治旗）热电联 燃煤锅炉 热泵 生物质2019年，内蒙古农村人口约占总人口的33%（内蒙古自治区统计局，2021），由于城市化水平提高，农分（80%）（Zhang，2017）。（Zhang等，2019；Wang等，2020）。燃烧原煤取暖是造成二氧化碳排放和空气污染的主要因素，冬季情况尤为严重。与夏季相比，冬季的空气质量通常更差，而夏季用热需求较少或不需要用热（Wang等，2020）。案（2节），但低建设成本和易于安装使电阻式取暖器成为首选（Wang等，2020）。中国的气候治理体系与本国其他政策领域的结构类似，授予下级政府很大权力。至于其他政策领域，气候（ilssonmituramochi，2021）。不过，国家政策设定了界限并提供了总体方向，所以对省级政策有很大影响。2000年以来，由于用热需求不断增加，空气污染日益严重，清洁取暖已成为中国政策制定中一个日益受到关注的领域。2013年，《能源发展“十二五”规划》首次纳入可再生能源供暖的量化指标。2015年出台的电采暖政策旨在通过用电采暖取代原煤燃烧，解决主要在农村地区使用的低效高污染燃煤锅2015年发布了《煤炭清洁高效利用行动计划（2015-2020年）》，禁止使用高灰分和高硫分的煤炭。20162016—2020年，1.3亿吨标煤（Wang等，2020）。（2017—2021年1、天然气、工业余热、地热能、生物质、太阳能、电和核能。尽管这一定义仍包括化石能源，但可再生能源首次被确定为清洁取暖的主要来源，而不是像先前的政策那样起辅助作用。该政策还设定了量化目标：2019年清洁取暖率达到50%202170%（Xiongassan，2022）。北方地区已超额完成2021202273.6（ue2023（100%（80%）及农村地区（60%）的最低清洁取暖率。该规划规定，各地区必须立足本地资源禀赋和现有基础设施等条件制定自己的供暖计划（Zhang等，2019）。2021而是气候变化，表明中国正在转变方向，将可再生能源供暖作为实现气候目标的关键战略（XiongHassan，为根据《北方地区冬季清洁取暖规划（2017—2021年）》实现较低的供热煤耗，中国北方地区的一些地方政府制定了“煤改电”和“煤改气”目标（Huang、FanFurbo，2019）。这些地方政府不太重视对可再生能2017年全国天然气短缺，天然气价格飙升。202111月，内蒙古政府发布了《内蒙古自治区“十四五”应对气1概述了《内蒙古自治区“十四五”应对气候变化规划》中与供热行业相关的目标和指标，细分如下：/或建筑行业相关的目标和指标。在后一类中，热力供应和需求都被表能源行业（与供暖相关202522025752019）/因地制宜推进天然气、电力和可再生能源供暖，继续做好工业余热集中供热加大供热管网建设和改造力度，实现多热源互联互通%%（Zhang等，2019）和（Tang等，2021）都预见热电联产以及其他技术贡献将在向清洁取暖转型过程中发挥很大作用。然而，这些研究并不限于该行业的完全脱碳，而是政府对清洁取暖的定义1。即使该规划着眼于一个1.5C的目标：22可持续供暖：技术方案比较｜内蒙古低碳供暖内蒙古低碳供暖｜2暖组合和路径主要侧重于实现清洁取暖，包括“清洁煤”和天然气等化石燃料（Tang等，2021）（Zhang等，2030/2060目标相适应的路径，我们评估技术可以在多大12的排放量，但不考虑特定技术的生命周期排放量。/（COH建造和运营工厂的平均年成本。由于资料限制，我们无法提供所有技术的相关数据。在这种情况下，数据是指世界其他地区的成本，而非中国的特定成本。技术的选择基于分析极寒气候下的低碳供暖技术的现有文献（ilsson等，2022）。我们按照主要能源载体（即电、可再生能源的直接利用、组合式系统及其他）对其进行分组。因此，我们只讨论基于非化石能源载体的供暖技术。事实上，如果利用化石燃料进行发电，则电采暖技术可能间接利用化石燃料，但也可能通过确保电力来自清洁能源使该技术完全脱碳，从而将其纳入讨论范围内。相反，我们排除了那些本质上依赖化石燃料并因此可能导致化石锁定效应的技术。技术的选择和比较见表2。关于技术的更详细技术说明见（Nilsson等，2022）/100%初始投资~1,000元（Zhou等，2021）~2,300元（城市）和平准化供暖成本100%（COP）1.9-1（Eichhammer等，均）（Zhou等，2021）~2,000元（城市），平准化供暖成本100%3-2.7-（Eichhammer初始投资（1350-2200/kWth）运行成本平准化供暖成本//100%初始投资/千瓦时0.18/千瓦时（Shah、Aye和0.25千瓦时运行成本平准化供暖成本：0.53欧（Nilsson75-85%janowski（Zhang平准化供暖成本运行成本-平准化供暖成本内蒙古的可再生能源分布广泛，既适合推行电气化，也适合直接利用可再生热能。内蒙古是中国变化无常的可再生能源（即风能和太阳能）最丰富的省份之一yllyvirtaZhang，2022）。就陆上风能而言，内蒙古的储量居全国首位（自治区西部储量最大）202027亿千瓦（ang等，2022）。就光伏发电潜力而言，内蒙古在各省份中排名第二（同样是自治区西部潜力最大），仅次于新疆。在各省份中，内蒙古在扩大可再生能源装机规模方面制定了最高的“十四五”规划目标，即到2030年，50%（彭博新闻社，2022；MyllyvirtaZhang，2022）。2019年，非化石能源在14%（Downie，2021）。能效更高的供暖技术将减轻电力行业的压力，同时减少排放。电采暖技术的能效越高，在电力供应仍处于2列出的电气化技术（2.7-4.5（100-取决于环境温度）100%。因此，改用热泵可以显著节能。热泵能够在极寒气候下运行，但随着环境温度降低，效率也会下降。太阳能辅助热泵提供了最高的环境和经济效益（Lin等，2022）。通过使用绿氢进行间接电气化不具有经济可行性。使用绿氢供暖是一种间接电气化技术，因为绿氢的生产依赖于清洁电力。从技术上讲，使用绿氢供暖可以提供零碳热量，但包括绿氢的生产及其运输和分配在内的整个过程的总能效较低，因此在经济上并不可行。先前的研究表明，即使在能够生产低成本清洁电力的地区，相2绿氢的平准化供暖成本显著高于本研究中讨论的其他技术。没有足够的公开研究和/有限的现有研究表明，可用资源温度低，最适合农业（Liu等，2021）。尽管地热也可以向集中供暖管网提供零碳热量，但内蒙古关于这些资源的可用信息不足，需要进一步调查。内蒙古还有丰富的生物质能资源可用于供热，主要来自牲畜排泄物、秸秆和树枝（Zhang等，2019）。作222太瓦时。然而，很大一部分生物质已经用于造纸业。同一项20256-10%。生物质原料的运输成本很高，应就地使5-8%的供热需求。括钢铁、水泥、焦化和石油以及化工（Zhang等，2019）2025年，工业余热供热约占集中供暖热量的4-5%。最实用、最高效的余热利用方式是将其输入当地集中供暖管网。因此，工业余热最适合在工厂附（投资）和运行成本。仅仅比较前期成本会产生偏差，因为运行成本对整体竞争力有很大影响，而且不同技术之间的差异很大。各种供暖技术的能效水平迥异，再加上能源价格波动，可能会导致运行成本出现很大差异。因此，比较前期成本和运行成本的最有效方法是使用平准化供暖成本COH），因为该指标考虑了技术生命周期内的前期成本、维护成本及燃料成本。但由于本研究中讨论的技术的平准化供暖成本估计值尚未在内蒙古或中国的文献中公开，我们无法将其作为一个指标进行比较。45显示了内蒙古空高能效，相较于天然气等其他基于化石燃料的技术更具成本竞争力（Zhou等，2021）。我们没有估算地源热泵的运行成本，但由于地源热泵的效率更高且耗电量更少，预计其运行成本会比空气源热泵更低（表2）。当而且能效普遍更低（Zhou等，2021）。因此，降低农村地区的建设成本可能成为一项政策挑战（例如，通过城城 农城城 农对天然气的新投资可能会锁定化石燃料，而且没有必要，因为还有其他选择。《内蒙古自治区“十四五”2060年之后，按计划，届时将实现碳中和。为遵守《巴黎协定》，对热电联产的投资必须符合在长期内向完全脱碳的整体过（aquadt和Kachi2021但投资于上游天然气生产和天然气基础设施可能会锁定化石天然气的使用，而投资于天然气发电可能会优先考虑这类发电，导致推迟可再生能源电力的发展（aquadtKachi，2021）。此外，天然气生产过程中的甲烷泄漏有可能抵消二氧化碳减排成果。考虑到已投入商用的供暖技术不会将化石燃料锁定在系统中（即电和太阳能供暖），并且可以整合到集中供暖系统中，因此改用天然气供暖系统似乎没有必要而且存在风险。收入水平较低，能源价格波动较大（Huang、FanFurbo，2019；Xie等，2022）。近年来在清洁取暖方面取和Ge，2023）。因此，即使不考虑气候因素，高效的电供暖也被视为清洁取暖的最有利路径，而天然气或清高能效的供暖技术为农村居民显著减少能源需求和降低运行供暖成本提供了机会。目前，农村居民的运行供暖成本高于城市居民。在内蒙古农村地区，家庭通常未接入集中供热网络，广泛使用的燃煤锅炉可以由电供进而导致能源成本高企。此外，除非供应清洁电力，否则电阻式取暖可能不会促成减排（ang等，2020）。而热泵的能效则明显更高，并可以显著节能。由于农村地区的运行成本普遍较高，更节能的技术可以减轻当地居民取暖的经济负担。太阳热能可能特别适用于已有集中供暖管网的农村地区。冬季丰富的太阳能资源也使太阳能与热泵组合式系统具有吸引力。（Zhang，2017）发现，这类系统能够以更低的运行成本提供零排放热量，构建更安全的供暖系统（需要更少人力）8，并且提高空气质量，从而带来社会、经济和环境效益。内蒙古的一些农村社区建太阳能集中供热变得更有吸引力（2019）。这为农村地区提供了一个机会，使其能够跨越任何使用过渡性燃料的阶段，直接实现深度减排。内蒙古低碳供暖内蒙古低碳供暖｜333近期进展和差距确定｜2节中的研究结果，我们总结了内蒙古先前和正在实施的供暖计划，这些计划基于能够完全脱碳的/2010103所示。/（大型（龙源电力集团股份有限公司（大型包头旭宸太阳能光热供暖（大型2018201820182018通过研究已确定的低碳供暖项目的时间表，我们发现，20102018年期间启动的项目数量较多，而最个项目中有六个采用这项技术），2022年率先启动。

2012 内蒙古已成功实施了几个太阳能集中供热项目，但近年来未启动新项目。内蒙古包头市于20102016夏季余热用于酒店、游泳池和温泉供暖，而燃气和电锅炉则用作供暖季节的备用供热设备（pp，2020）。至2018年前。除减少排放外，太阳能集中供热项目还带来了一些积极成果，如降低运行成本和在制造业创造就业机会。尽管如此，从公开资料来看，目前未实施其他太阳热能项目。20122013年启动了两个此类项目，使用大型电阻式取暖装置。电阻式取暖项目的经验表明，如果发电基于化石燃料，则波动的化石燃料价格会表现出一定的脆弱性：呼和浩特风电项目2013）化，其产能被下调。相反，其部分产能被热电联产厂和垃圾焚烧厂的余热所替代ustainia，2019）。通过应用能效更高的电采暖技术，即热泵，可以降低这种敏感度。仅确定了一个热泵项目，该项目去年刚启动。几个潜在原因可以解释为何没有及早部署热泵，例如前期成本高，极寒气候下功能不佳。然而，近年来随着技术发展，热泵在寒冷气候下的运行性能显著改善。暖项目的经验和知识或许对测试尚未在自治区试水的组合式系统具有宝贵价值。然而，在全国范围内，自21SAHP（太阳能辅助热泵）项目（Lin2022）。尽管内蒙古所在的西北部等地-电组合式系统的试点示范。虽然太阳热能在内蒙古具有巨大潜力，并已显示热和生物质而言，这些都是更成熟的技术，因此不太需要进行示范。此外，如第2.2.1节所述，预计工业余热44主要结论｜内蒙古低碳供暖内蒙古低碳供暖｜4内蒙古仍然存在可再生能源发电的弃用问题。由于输电基础设施有限、需求变化以及燃煤热电联产的基载电力不灵活等一系列问题，内蒙古可再生能源发电容量快速扩张，导致2014年后弃用量增加（Zheng、ennessyLi，2019）。尽管有所改善，但大量可再生能源电力仍被弃用。热力和电力行业脱钩可以进一步促进可再生能源整合，并减少弃用量。通过使用热电联产作为基荷，电力和热力行业的互连对可再生能